電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)的區(qū)別

在電動(dòng)汽車應(yīng)用領(lǐng)域，與異步電機(jī)相比，永磁同步電機(jī)具有很多明顯的優(yōu)勢(shì)。永磁同步電機(jī)具有功率因數(shù)高、驅(qū)動(dòng)能力指標(biāo)好、體積小、重量輕、溫升低等諸多特點(diǎn)，同時(shí)可以較好地提高電網(wǎng)的品質(zhì)因素，充分發(fā)揮了現(xiàn)有電網(wǎng)的容量，節(jié)省了電網(wǎng)的投資。

效率及功率因數(shù)對(duì)比

　　異步電機(jī)在工作時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組要從電網(wǎng)吸收部分電能勵(lì)磁，這樣就消耗了電網(wǎng)電能，這部分電能最終以電流在轉(zhuǎn)子繞組中發(fā)熱消耗掉，該損耗約占電機(jī)總損耗的20~30%，直接導(dǎo)致電機(jī)的效率降低。轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流折算到定子繞組后呈感性電流，使進(jìn)入定子繞組中的電流滯后于電網(wǎng)電壓，造成電機(jī)的功率因數(shù)降低。

　　另外，從圖1所示電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)的效率及功率因數(shù)曲線可以看出，異步電動(dòng)機(jī)在負(fù)載率(=P2/Pn)<50%時(shí)，其運(yùn)行效率和運(yùn)行功率因數(shù)大幅度下降，所以一般都要求其在經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)運(yùn)行，即負(fù)載率在75%-100%之間。

　　永磁同步電機(jī)在轉(zhuǎn)子上嵌入永磁體后，由永磁體來(lái)建立轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，在正常工作時(shí)轉(zhuǎn)子與定子磁場(chǎng)同步運(yùn)行，轉(zhuǎn)子中無(wú)感應(yīng)電流，不存在轉(zhuǎn)子電阻損耗，只此一項(xiàng)就可以提高電機(jī)效率4%~50%。同時(shí)，由于在永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子中無(wú)感應(yīng)電流勵(lì)磁，定子繞組有可能呈純阻性負(fù)載，使電機(jī)功率因數(shù)幾乎為1。從圖1所示永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)的效率及功率因數(shù)曲線可以看出，永磁同步電機(jī)在負(fù)載率>20%時(shí)，其運(yùn)行效率和運(yùn)行功率因數(shù)隨之變化不大，且運(yùn)行效率>80%。

　　起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

　　異步電機(jī)起動(dòng)時(shí)，要求電機(jī)具有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但又希望起動(dòng)電流不要太大，以免電網(wǎng)產(chǎn)生過(guò)大的電壓降落而影響接在電網(wǎng)上的其他電機(jī)和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。此外，起動(dòng)電流過(guò)大時(shí)，將使電機(jī)本身受到過(guò)大電做力的沖擊，如果經(jīng)常起動(dòng)，還有使繞組過(guò)熱的危險(xiǎn)。因此，異步電機(jī)的起動(dòng)設(shè)計(jì)往往面臨著兩難選擇。

　　永磁同步電機(jī)一般也采用異步起動(dòng)方式，由于永磁同步電機(jī)正常工作時(shí)轉(zhuǎn)子繞組不起作用，在設(shè)計(jì)永磁電機(jī)時(shí)，可使轉(zhuǎn)子繞組完全滿足高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求，例如使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)由異步電機(jī)的1.8倍上升到2.5倍，甚至更大，較好地解決了常規(guī)動(dòng)力設(shè)備中“大馬拉小車”的現(xiàn)象。

　　工作溫升

　　由于異步電機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組有電流流動(dòng)，而這個(gè)電流完全以熱能的形式消耗掉，所以在轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生大量的熱量，使電機(jī)的溫度升高，這樣嚴(yán)重影響了電機(jī)的使用壽命。

　　而對(duì)于永磁同步電機(jī)，由于永磁電機(jī)效率高，轉(zhuǎn)子繞組中不存在電阻損耗，定子繞組中較少有或幾乎不存在無(wú)功電流，使電機(jī)溫升低，這樣就較好的延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。

　　對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響

　　由于異步電機(jī)的功率因數(shù)低，電機(jī)需要從電網(wǎng)中吸收大量的無(wú)功電流，因而造成電網(wǎng)、輸變電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備中有大量無(wú)功電流，因而使電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)下降，這樣不僅加重了電網(wǎng)及輸變電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備的負(fù)荷，同時(shí)無(wú)功電流在電網(wǎng)、輸變電設(shè)備及發(fā)電設(shè)備中均要消耗部分電能，造成電力電網(wǎng)效率變低，影晌了電能的有效利用。同樣由于異步電機(jī)的效率低，要滿足輸出功率的耍求，必須要從電網(wǎng)多吸收電能，因此進(jìn)一步增加了電能量的損失，加重了電網(wǎng)負(fù)荷。

　　而對(duì)于永磁同步電機(jī)，其轉(zhuǎn)子中無(wú)感應(yīng)電流勵(lì)磁，電機(jī)的功率因數(shù)也高，這樣不僅提高了電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)，使電網(wǎng)中不再需安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。并且，因永磁同步電機(jī)的高效率，也節(jié)約了電網(wǎng)電能。